История формирования современного лося как вида изучена еще далеко не достаточно. Наиболее полный и интересный материал по этой теме принадлежит Н. К. Верещагину (1967), палеонтологические данные которого частично использованы в этом кратком обзоре.

Самые отдаленные предки лосей стали обособляться от других жвачных более 40 млн. лет тому назад, в олигоцене. Это были небольшие безрогие парнокопытные животные; В среднем и верхнем миоцене сформировалось подсемейство так называемых мунтжаков — парнокопытных, имевших уже небольшие вильчатые рога. Ряд сходных признаков (строение скелета, черепа, образ жизни) имеют настоящие лоси и большерогие олени, населявшие нашу планету в верхнем плиоцене, около 3 млн. лет тому назад. В ту же эпоху жили еще более похожие на лосей виды оленеоб-разных животных, имевшие уплощенные пеньки рогов, направленные немного вверх и в сторону. Большая часть черепа подобного псевдолося найдена в среднеплиоценовых песках под Ставрополем. Псевдолоси обитали и в Предкавказье вместе с мастодонтами, медведеволками, предками лошадей — гиппарионами и другими зверями, свойственными тому далекому времени. В верхнеплиоценовых песках Таманского полуострова найдена часть черепа так называемого таманского лося.

Костные остатки животных рода собственно лосей впервые обнаружены в верхнеплиоценовых — нижнеплейстоценовых слоях возраста полмиллиона — миллиона лет до наших дней. В начале четвертичного периода на Земле обитали обладавшие чрезвычайно массивными рогами широколобые лоси, которые достигали размеров самых крупных современных лосей. Эти звери населяли север Евразии и жили вместе с носорогами, пещерными львами, степными слонами и рядом других не менее древних животных. Однако, по мнению Н. К. Верещагина, и широколобый лось вряд ли был прямым предком нашего лося. Очевидно, в происхождении современного лося он играл примерно ту же роль, что и мамонт по отношению к индийскому слону и пещерный лев — к современному льву.